高考知識點巡查專題 愣次定律法拉第電磁感應定律

專題二十楞次定律法拉第電磁感應定律雷區(qū)掃描本部分常見的失分點有：1.不能正確使用左、右手定則；2.對楞次定律錯誤地理解為：感應電流磁場方向總是與引起感應電流的原磁場方向相反；3.法拉第電磁感應定律不能正確運用.造成失誤的根源在于：1.不能正確區(qū)分磁現象和電磁感應現象，當電磁感應現象產生時往往伴隨磁現象的發(fā)生，這時正確區(qū)分兩種現象，才能正確運用規(guī)律；2.對楞次定律的意義沒有深刻理解，沒有正確的運用思路；3.對法拉第電磁感應定律：E=n的物理意義不清楚，不能正確區(qū)分φ、Δφ和Δφ/Δt.排雷示例例1.(1999年全國)如圖20—1為地磁場磁感線的示意圖.在北半球地磁場的豎直分量向下，飛機在我國上空勻速巡航，機翼保持水平，飛行高度不變.由于地磁場的作用金屬機翼上有電勢差，設飛行員左方機翼末端處的電勢為U1，右方機翼末端處的電勢為U2圖20—圖20—1A.若飛機從西向東飛，U1比U2高B.若飛機從東往西飛，U2比U1高C.若飛機從南往北飛，U1比U2高D.若飛機由北往南飛，U2比U1高雷區(qū)探測此問題研究部分導體在磁場中切割磁感線產生感應電流、感應電動勢的方向判斷，考查學生右手定則應用.學生容易左、右手不分或將切割磁感線導體內感應電流方向認為是由高電勢流向低電勢造成錯誤，而實際切割磁感線的導體有將機械能轉化為電能的本領，它是電源，電流將從低電勢向高電勢流動.雷區(qū)診斷由題意可知：北半球地磁場的豎直分量向下，我國處在北半球，因而我國上空地磁場豎直分量向下，當飛機在我國上空由西向東巡航時，由于切割地磁場的磁感線，金屬機翼兩端要產生電勢差，根據右手定則判斷，指北的機翼末端的電勢要比指南的機翼末端的電勢高，對由西向東飛行的飛機來說，指北方向為左方，故A正確，同理，當飛機由東向西巡航時，指南的機翼末端的電勢要比指北的機翼末端的電勢高，指南方向為左方，故選項B錯誤.當飛機由南向北巡航時，指西的機翼末端的電勢要比指東的機翼末端的電勢高.指西方向為左方，故C正確.當飛機由北向南巡航時，指東的機翼末端的電勢要比指西的機翼末端的電勢高，指東方向為左方，故D錯誤.正確解答AC例2.(上海理綜)某實驗小組用如圖20—2所示的實驗裝置來驗證楞次定律.當條形磁鐵自上而下穿過固定的線圈時，通過電流計的感應電流方向是圖20—圖20—2A.a→G→bB.先a→G→b,后b→G→aC.b→G→aD.先b→G→a,后a→G→b雷區(qū)探測本題考查楞次定律的基本應用.雷區(qū)診斷當磁鐵穿過該線圈的過程中，穿過線圈的磁感線方向一直向下，但磁通量是先增后減，故感應電流的磁場方向是先向上后向下，感應電流會換方向.正確解答D例3.(上海)如圖20—3所示是一種延時開關，當S1閉合時，電磁鐵F將銜鐵D吸下，C線路接通.當S1斷開時，由于電磁感應作用，D將延遲一段時間才被釋放，則圖20—圖20—3A.由于A線圈的電磁感應作用，才產生延時釋放D的作用B.由于B線圈的電磁感應作用，才產生延時釋放D的作用C.如果斷開B線圈的電鍵S2，無延時作用D.如果斷開B線圈的電鍵S2，延時將變長雷區(qū)探測本問題是一道與實際相結合的問題，考查楞次定律與磁化等知識點.雷區(qū)診斷S閉合時，A線圈中有電流通過，其有磁性，且上端為N極，吸引被磁化的銜鐵D.同時B內有向上磁感線穿過.當S斷開時，引起穿過B內的磁通量減少，由楞次定律可知，B內產生感應電流，且感應電流磁場與原來磁場方向相同，繼續(xù)吸引被磁化的銜鐵D，使得觸頭C不能立即離開.正確解答B(yǎng)C例4.(1999年全國)一勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，規(guī)定向里方向為正，在磁場中有一細金屬圓環(huán)，線圈平面位于紙面內，如圖20—4(a)所示，現令磁感應強度B隨時間t變化，先按20—4(b)中Oa圖線變化，后又按bc和cd變化.令E1、E2、E3分別表示這三段變化過程中感應電動勢的大小，I1、I2、I3分別表示對應的感應電流，則圖20圖20—4A.E1＞E2，I1沿逆時針方向，I2沿順時針方向B.E1＜E2，I1沿逆時針方向，I2沿順時針方向C.E1＜E2，I2沿逆時針方向，I3沿順時針方向D.E2=E3，I2沿順時針方向，I3沿順時針方向雷區(qū)探測此問題是一道基礎知識應用題，考查楞次定律、法拉第電磁感應定律、安培定則等知識點.雷區(qū)診斷錯選C的同學能準確地判斷出在bc、cd兩段磁場變化過程中的感應電動勢E2、E3大小相等，且都大于在第一段變化過程中的感應電動勢的大小E1，但對電流方向判斷錯誤.他們可能是由圖象知道在bc、cd兩段過程中磁場方向是相反的，從而認為感應電流I2、Ｉ3的方向也是相反的.錯誤的根本原因是沒有正確理解楞次定律，楞次定律的內容是說感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的變化，因此感應電流磁場方向是由引起感應電流的磁場方向和磁通量變化情況共同決定的，不是只由引起感應電流的磁場方向決定的.根據法拉第電磁感應定律：E＝ｎ，本題中n=1，磁場垂直線圈平面且線圈面積一定，得E＝S，即線圈中感應電動勢的大小與磁感應強度大小的變化率成正比.由題圖(B)可見，在bc、cd兩段變化過程中磁感應強度大小的變化率相等，都比oa段變化過程中的大，所以在bc、cd兩段變化過程中的感應電動勢大小是相等的，都比oa段感應電動勢大，由此可排除A答案.在Oa段變化過程中，穿過線圈的磁場方向是垂直紙面向里且磁通量增加，由楞次定律知該過程中感應電流磁場方向是垂直紙面向外的，由安培定則知道，感應電流是逆時針方向.在bc、cd兩段變化過程中穿過線圈平面的磁場方向分別為向里和向外，磁通量分別是減少和增加，因此感應電流磁場方向均垂直紙面向里，感應電流I2、Ｉ3都是沿順時針方向的.正確解答B(yǎng)D例5.(1999年上海)圖20—5如圖20—5所示，豎直放置的螺線管與導線abcd構成回路，導線所圍區(qū)域內有一垂直紙面向里變化的勻強磁場，螺線管下方水平桌面上有一導體圓環(huán).導線圖20—5雷區(qū)探測此題是一道較綜合題目，線框abcd中有變化的磁場，使螺線管內有感應電流通過，若此感應電流變化，才能使其下方導體環(huán)內有感應電流，二者通過磁場發(fā)生相互作用，本題考查感應電流產生的條件、楞次定律、法拉第電磁感應定律、電流之間作用力等知識點.雷區(qū)診斷錯選ABC的同學認為A、B、C中回路abcd中磁場均增強，螺線管中電流方向必一致，對導體環(huán)的作用力方向必一致，因此將正確答案A選出后，將BC一并選入.而實際中，ABC中abcd回路感應電流磁場均阻礙磁通量的增加，方向垂直紙面向外，感應電流方向均沿adcb方向.螺線管下端為S極，但三種情況下螺線管中感應電流變化情況不同.由E＝S(S為abcd面積)可知，AB中螺線管中電流分別逐漸減小、增大，C中不變，三種情況引起導體環(huán)中磁通量分別減小、增大、不變.磁感線均向上穿過導體環(huán)，由楞次定律可知，A、B兩種情況導體環(huán)中感應電流磁場分別與原磁場方向相同、相反，即分別向上、向下，導體環(huán)等效成上面分別是N極、S極的磁鐵，可見A中導體環(huán)與螺線管相互吸引，B中導體環(huán)與螺線管相互排斥.而C中導體環(huán)中無感應電流，與螺線管無作用力.誤選D的同學是對法拉第電磁感應定律理解不透.認為abcd中磁通量減小，一定在螺線管中產生減小的感應電流，從而引起穿過導體環(huán)的磁通量減小.感應電流必使導體環(huán)靠近螺線管，阻礙磁通量的減小.而法拉第電磁感應定律指出：感應電動勢與磁通量的變化率成正比，而不是與磁通量成正比，CD中均是磁感應強度隨時間均勻變化，線圈abcd面積一定，故磁通量必變化率恒定，因此螺線管中有恒定感應電流而導體環(huán)中無感應電流，也不受作用力.當abcd中磁感應強度變化時，導體環(huán)受向上的磁場力，欲靠近螺線管，即要向磁場強處運動，一定是原磁通量減小，感應電流受磁場力表現出這種機械效果阻礙磁通量的減小.若是導體環(huán)中磁通量增加，導體環(huán)受向上磁場力而表現出的機械效果就促進了磁通量增加，這與楞次定律相矛盾.可見一定是螺線管中電流逐漸減小，abcd中磁通量變化率逐漸減小，即磁感應強度的變化率逐漸減小.正確解答A排雷演習1.一平面線圈用細桿懸于P點，開始時細桿處于水平位置.釋放后讓它在如圖20—6所示的勻強磁場中運動，已知線圈平面始終與紙面垂直，當線圈第1次通過位置Ⅰ和位置Ⅱ時，順著磁場方向看去，線圈中感應電流方向分別為圖20圖20—6位置Ⅰ位置ⅡA.逆時針方向逆時針方向B.逆時針方向順時針方向C.順時針方向順時針方向D.順時針方向逆時針方向2.1931年英國物理學家狄拉克從理論上預言：存在只有一個磁極的粒子，即“磁單極子”.1982年英國物理學家布萊設計了一個尋找磁單極子的實驗，他設想，如果只有N極的磁單極子從上向下穿過圖20—7所示的超導線圈，那么從上向下看，超導線圈上將出現圖20—圖20—7A.逆時針方向持續(xù)流動的感應電流B.順時針方向持續(xù)流動的感應電流C.先是逆時針方向，然后是順時針方向的感應電流D.先是順時針方向，然后是逆時針方向的感應電流3.2000年底，我國宣布已研制成功一輛高溫超導磁懸浮高速列車的模型車，該車的車速已達到每小時500公里，可載5人.圖20—8中所示就是磁懸浮的原理，圖中A是圓柱形磁鐵，B是用高溫超導材料制成的超導圓環(huán)，將超導圓環(huán)B水平放在磁鐵A上，它就能在磁力的作用下懸浮在磁鐵A的上方空中圖20—圖20—8A.在B放入磁場的過程中，B中將產生感應電流.當穩(wěn)定后，感應電流消失B.在B放入磁場的過程中，B中將產生感應電流.當穩(wěn)定后，感應電流仍存在C.如A的N極朝上，B中感應電流的方向如圖所示D.如A的N極朝上，B中感應電流的方向與圖中所示的相反4.如圖20—9是高頻焊接原理示意圖.線圈中通以高頻交流電時，待焊接的金屬工件中就產生感應電流，感應電流通過焊縫處產生大量熱量，將金屬融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分發(fā)熱很少，以下說法正確的是①交流電的頻率越高，焊縫處的溫度升高的越快②交流電的頻率越低，焊縫處的溫度升高的越快③工件上只有焊縫處溫度升的很高是因為焊縫處的電阻?、芄ぜ现挥泻缚p處溫度升的很高是因為焊縫處的電阻大圖20—圖20—9A.①③ B.②③C.①④ D.②④5.現代汽車中有一種先進的制動機構(ABS系統(tǒng))，可保證車輪在制動時不是完全剎死滑行，而是讓車輪有一定的滾動.其原理如圖20—10所示，鐵質齒輪P與車輪同步轉動，右端有一繞有線圈的磁體，M是一個電流檢測器，當車輪帶動齒輪轉動時線圈中有電流.這是由于輪齒靠近線圈時磁通量增大，輪齒離開線圈時磁通量減弱.磁通量變化使線圈中產生了感應電流.將這個電流放大后去控制制動機構可有效地防止車輪被制動抱死.在圖示中當齒a轉到虛線位置位置中M中的感應電流為圖20圖20—10A.M中總有自左向右的電流B.M中總有自右向左的電流C.M中先有自右向左的電流，后有自左向右的電流D.M中先有自左向右的電流，后有自右向左的電流6.一環(huán)形線圈放在磁場中，設在第1秒內磁感線垂直線圈平面向內，如圖20—11(a)所示，若磁感應強度B隨時間t的變化關系如圖20—11(b)所示，那么在第2秒內，線圈中感應電流的大小和方向是A.大小恒定，逆時針方向B.大小恒定，順時針方向C.逐漸增加，順時針方向D.逐漸減小，逆時針方向圖20—圖20—117.如圖20—12所示，ab是一個可繞垂直于紙面的軸O轉動的閉合矩形線框，當滑動變阻器的滑片自左向右滑動時，從紙外向紙內看，線框ab將圖20—圖20—12A.保持靜止不動B.逆時針轉動C.順時針轉動D.發(fā)生轉動，但因電源極性不明，無法確定轉動方向8.如圖20—13所示，導線ab沿金屬導軌運動使電容器充電，設磁場是勻強磁場，繞圈繞在閉合鐵芯上，右邊回路電阻不變，要使電容器帶電量恒定且上極板帶正電，則ab的運動情況是圖20—圖20—13A.勻速運動B.勻加速向左運動C.勻加速向右運動D.變加速向左運動9.如圖20—14所示的電路中，L是自感系數很大的、用銅導線繞成的線圈，其電阻可以忽略不計，開關S原來是閉合的，當開關S斷開瞬間，則圖20—圖20—14A.L中的電流方向不變B.燈泡D要過一會熄滅C.LC電路中